DE102007032892A1 - Ungeformter feuerfester Werkstoff, ein Verfahren zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffs sowie eine Verwendung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs - Google Patents

Ungeformter feuerfester Werkstoff, ein Verfahren zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffs sowie eine Verwendung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs Download PDF

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings

Abstract

Die Erfindung betrifft einen ungeformten feuerfesten Werkstoff, ein Verfahren zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffs sowie eine Verwendung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen ungeformten feuerfesten Werkstoff, ein Verfahren zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffs sowie eine Verwendung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs.
  • Ungeformte feuerfeste Werkstoffe, auch feuerfeste Massen genannt, bestehen aus einem Gemenge, das aus einer feuerfesten Basiskomponente und Bindemittel besteht.
  • Ungeformte feuerfeste Werkstoffe werden insbesondere als Baumassen, Reparatur- und Pflegemassen sowie als Mörtel eingesetzt. Bau-, Reparatur- und Pflegemassen werden insbesondere zum Bauen, Reparieren und Pflegen der Innenauskleidung von Gefäßen zur Stahlherstellung eingesetzt, beispielsweise Aggregate zum Schmelzen oder Behandeln von flüssigem Stahl.
  • Die Verfestigung beziehungsweise Aushärtung der ungeformten feuerfesten Werkstoffe kann auf verschiedene Arten erfolgen. So sind beispielsweise hydraulische Systeme bekannt, bei denen nach Zugabe von Wasser eine hydraulische Bindung zum Erhärten des ungeformten feuerfesten Werkstoffs führt. Auch sind keramische Bindungstypen bekannt, bei denen die Erhärtung durch eine Temperaturbehandlung und einer damit einhergehenden Versinterung erfolgt. Ferner sind auch sogenannte kalthärtende Massen bekannt, bei denen die Verfestigung über eine chemische oder organische Bindung erfolgt.
  • Die feuerfeste Basiskomponente kann aus einem oder mehreren feuerfesten Stoffen bestehen, beispielsweise Stoffen auf Basis des Systems Al2O3-SiO2 (saure feuerfeste Werkstoffe) oder auf Basis basischer feuerfester Werkstoffe, beispielsweise Werkstoffen auf Basis MgO.
  • Ein wichtiges Einsatzgebiet ungeformter feuerfester Werkstoffe ist deren Verwendung als Tundishmassen beziehungsweise Tundishverschleißfuttermassen. Hierzu werden insbesondere basische Massen eingesetzt, die dann die feuerfeste Innenauskleidung des Tundish bilden.
  • Auch für Tundishmassen kommen kalthärtende Massen zum Einsatz. Der Vorteil von kalthärtenden Massen liegt insbesondere darin, dass keine zusätzliche Wärmeenergie aufgebracht werden muss, um eine Bindung in der Masse auszulösen. Vielmehr werden bei diesen Massentypen regelmäßig eines oder mehrere klebflüssige Bindemittel eingesetzt, zum Beispiel Wasserglas, Kunstharz sowie schwefel- oder phenolhaltige Bindemittel. Der Nachteil dieser Bindemittel liegt jedoch darin, dass sowohl die Handhabung der Bindemittel als auch des damit angemachten ungeformten feuerfesten Werkstoffs sehr aufwendig ist. Dies liegt insbesondere auch an den klebenden Eigenschaften der Bindemittel, die dazu führen, dass die Maschinen, in denen die Bindemittel und der damit angemachte ungeformte feuerfeste Werkstoff behandelt werden, durch die Bindemittel verklebt werden können. Aus diesem Grund müssen vielfach komplizierte und damit teuere Maschinen eingesetzt werden, beispielsweise teure Mischmaschinen, die zudem regelmäßig gereinigt werden müssen. Ferner sind einige dieser klebflüssigen Bindemittel geruchsbelästigend, entzündlich oder giftig, so dass die Maschinen zur Handhabung der Bindemittel oder der damit angemachten Massen aufwendig gekapselt werden müssen. Auch müssen manche dieser Bindemittel ständig kühl gelagert werden, da es ansonsten zu einer unerwünschten Aushärtung beziehungsweise Verfestigung des Bindemittels kommen kann, bevor das Bindemittel der Masse zugegeben worden ist. Umgekehrt ist es teilweise auch notwendig, den mit solch klebflüssigen Bindemitteln angemachten ungeformten feuerfesten Werkstoff zur Auslösung der Bindereaktion der Bindemittel zu erwärmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kalthärtende Masse, also einen ohne den Einsatz von externer Wärmeenergie verwendbaren ungeformten feuerfesten Werkstoff, zur Verfügung zu stellen, der ohne die Verwendung klebflüssiger Bindemittel einsetzbar ist. Insbesondere sollen zum Anmachen des ungeformten feuerfesten Werkstoffs keine solchen flüssigen Bindemittel notwendig sein, die geruchsbelästigend, giftig oder entzündlich sind. Ferner soll der ungeformte feuerfeste Werkstoff ohne den Einsatz zusätzlicher externer Wärmeenergie einsetzbar sein, sich also ohne den Einsatz zusätzlicher externer Wärmeenergie verfestigen beziehungsweise aushärten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird zur Verfügung gestellt ein ungeformter feuerfester Werkstoff in Form einer Trockenmischung mit
    • – einer feuerfesten Basiskomponente und
    • – einer Bindemittelkomponente, wobei die Bindemittelkomponente eine saure Komponente und eine basische Komponente aufweist.
  • Die Erfindung beruht auf der Grundüberlegung, eine solche Bindemittelkomponente in dem ungeformten feuerfesten Werkstoff vorzusehen, die eine saure Komponente und eine basische Komponente aufweist. Der Einsatz einer solchen Bindemittelkomponente beruht auf der Erkenntnis, dass aus einer sauren Komponente und einer basischen Komponente allein durch die Zugabe von Wasser (Anmachwasser) ein Bindemittel erstellbar ist, das zur Verfestigung beziehungsweise Aushärtung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs führt.
  • Der erfindungsgemäße ungeformte feuerfeste Werkstoff ist daher allein mit Wasser anzumachen, um einen gebrauchsfertigen, plastischen ungeformten feuerfesten Werkstoff zu erhalten. Der Einsatz von klebflüssigen Bindemitteln ist daher nicht weiter notwendig. Die vorgenannten Nachteile, die bei der Verwendung von klebflüssigen Bindemitteln auftreten, entfallen damit vollständig.
  • Es hat sich herausgestellt, dass sich aus einer erfindungsgemäß zusammengesetzten Bindemittelkomponente ein solch hervorragendes Bindemittel erstellen lässt, dass die Bindemittelkomponente des anmeldungsgemäßen Werkstoffs nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung neben der sauren Komponente und der basischen Komponente – in dem noch nicht mit Wasser angemachten Zustand – keine weitere Komponente aufweist.
  • Bei der sauren Komponente handelt es sich bevorzugt um eine in wässriger Umgebung beziehungsweise in wässriger Lösung saure Wirkung entfaltende Komponente. Die saure Komponente kann beispielsweise in Form wenigstens eines der folgenden Stoffe vorliegen: Säure, Salz einer Säure, Ester einer Säure. Salze oder Ester von Säuren können beispielsweise Sulfonate, Phoshphate, Sulphate oder Carbonate sein.
  • Der ungeformte feuerfeste Werkstoff weist besonders bevorzugt eine saure Komponente in Form wenigstens einer Säure auf, bevorzugt in Form wenigstens einer schwachen bis mittelschwachen organischen Säure, insbesondere in Form einer schwachen organischen Säure.
  • Beispielsweise kann eine saure Komponente in Form wenigstens einer der folgenden Stoffe vorgesehen sein: Zitronensäure, Amidosulfonsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Borsäure, Natriumbicarbonat, Ligninsulfonat, Hydrogenphosphat, Hydrogensulfat, Natriummetaphoshphat.
  • Die vorgenannten sauren Komponenten können in beliebiger Kombination als saure Komponente eingesetzt werden. Eine bevorzugte Kombination von sauren Komponenten stellt beispielsweise die Kombination von Amidosulfonsäure und Borsäure dar.
  • Bei der basischen Komponente handelt es sich bevorzugt um eine in wässriger Umgebung beziehungsweise in wässriger Lösung basische Wirkung entfaltende Komponente. Die basische Komponente kann beispielsweise in Form wenigstens eines der folgenden Stoffe vorliegen: Base, Hydroxid, Urotropin (Hexamethylentetramin), Calciumoxid, Kalkhydrat, Magnesiumoxid, MgO-Kauster. Hydroxide können beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Magnesiumhydroxid sein.
  • Die vorgenannten basischen Komponenten können in beliebiger Kombination als basische Komponente eingesetzt werden.
  • Die vorgenannten sauren und basischen Komponenten können in beliebiger Kombination als Bindemittelkomponente eingesetzt werden.
  • Beispielsweise kann die Bindemittelkomponente des ungeformten feuerfesten Werkstoffs eine der folgenden Kombinationen von saurer und basischer Komponente aufweisen:
    Zitronensäure und Kalkhydrat;
    Zitronensäure und Calciumoxid;
    Natriummetaphosphat und Kalkhydrat;
    Amidosulfonsäure, Borsäure und Kalkhydrat.
  • Besonders bevorzugt weist der ungeformte feuerfeste Werkstoff eine saure Komponente in Form wenigstens einer Säure und eine basische Komponente in Form wenigstens einer Base auf, welche erst unter Zugabe von Wasser in einer Säure-Base-Reaktion miteinander reagieren. Insbesondere kann eine saure Komponente in Form wenigstens einer Säure und eine basische Komponente in Form wenigstens einer Base vorgesehen sein, die unter Zugabe von Wasser in einer exothermen Reaktion, insbesondere einer exothermen Säure-Base-Reaktion reagieren. Der besondere Vorteil einer solch exothermen Reaktion liegt darin, dass durch die damit einhergehende Temperaturerhöhung die zur Aushärtung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs benötigte Zeit deutlich reduziert werden kann gegenüber der Aushartzeit von ungeformten feuerfesten Werkstoffen nach dem Stand der Technik, bei denen keine exotherme Reaktion einer sauren und einer basischen Komponente mit Wasser auslösbar ist.
  • Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass ein besonders vorteilhafter Verfestigungsverlauf beziehungsweise eine besonders günstige Aushärtung bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff dadurch erreicht werden kann, dass die vorgenannte exotherme Reaktion die Temperatur des Werkstoffs um wenigstens 5°C, also beispielsweise auch um wenigstens 8°C oder um wenigstens 10°C erhöht. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass durch die exotherme Reaktion die Temperatur des Werkstoffs um höchstens 30°C, also beispielsweise auch um höchstens 18°C erhöhbar ist. Durch die exotherme Reaktion ist die Temperatur des Werkstoffs demnach beispielsweise um 5 bis 30°C, um 8 bis 30°C oder beispielsweise um 10 bis 30°C erhöhbar. Mit anderen Worten: Die saure Komponente und die basische Komponente des ungeformten feuerfesten Werkstoffs sind derart aufeinander abgestimmt, dass diese nach Zugabe von Wasser in einer solchen exothermen Reaktion, insbesondere in einer Säure-Base-Reaktion, miteinander reagieren, dass durch diese Reaktion die Temperatur des Werkstoffs um den vorgenannten Temperaturbereich erhöht wird. Bei dieser Temperaturerhöhung läuft die Aushärtung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs ausreichend schnell ab, aber nicht zu schnell und auch nicht unter einer heftigen Reaktion der sauren und der basischen Komponente mit Wasser.
  • Der Anteil an saurer Komponente im ungeformten feuerfesten Werkstoff kann bevorzugt beispielsweise bei ≥ 0,5 Gew.-%, also beispielsweise auch bei ≥ 1 Gew.-%, ≥ 1,5 Gew.-% oder bei ≥ 2 Gew.-% liegen. Ferner kann der Anteil an saurer Komponente im Werkstoff bevorzugt beispielsweise bei ≤ 10 Gew.-%, also beispielsweise auch bei ≤ 8 Gew.-%, ≤ 6 Gew.-% oder ≤ 4 Gew.-% liegen. Demnach kann der Anteil an saurer Komponente im Werkstoff beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, 1 bis 8 Gew.-%, 1,5 bis 6 Gew.-% oder im Bereich von 2 bis 4 Gew.-% liegen.
  • Die Anteile an Gew.-% beziehen sich, soweit hierin nicht anders angegeben, grundsätzlich auf das Gesamtgewicht des ungeformten feuerfesten Werkstoffs (ohne Wasser).
  • Der Anteil an basischer Komponente im Werkstoff kann beispielsweise bei ≥ 0,5 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≥ 1 Gew.-% oder ≥ 1,5 Gew.-%. Ferner kann der Anteil an basischer Komponente im Werkstoff beispielsweise bei ≤ 10 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≤ 8 Gew.-%, ≤ 6 Gew.-%, ≤ 4 Gew.-% oder ≤ 2 Gew.-%. Demnach kann der Anteil an basischer Komponente im Werkstoff beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, 0,5 bis 8 Gew.-%, 0,5 bis 6 Gew.-%, 1 bis 4 Gew.-% oder im Bereich von 1 bis 2 Gew.-% liegen.
  • Bevorzugt liegen die saure Komponente und die basische Komponente der Bindemittelkomponente in derartigen Mengenanteilen im ungeformten feuerfesten Werkstoff vor, dass sich diese nach Zugabe von Wasser vollständig neutralisieren, also insbesondere beispielsweise derart in einer Säure-Base-Reaktion miteinander reagieren, dass nach vollständiger Reaktion praktisch keine saure Komponente und keine basische Komponente der Bindemittelkomponente mehr im feuerfesten Werkstoff vorliegen, oder allenfalls in äußerst geringen Restmengen, beispielsweise in Mengenanteilen von ≤ 1 Gew.-%, von ≤ 0,5 Gew.-% oder von nur ≤ 0,1 Gew.-%.
  • Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die saure Komponente und die basische Komponente der Bindemittelkomponente gut wasserlöslich sind, so dass sich diese leicht in dem Anmachwasser lösen und vollständig miteinander reagieren können.
  • Die Reaktion der sauren Komponente und der basischen Komponente kann noch weiter verbessert werden, wenn diese in feinteiliger Form, bevorzugt gleichmäßig verteilt im ungeformten feuerfesten Werkstoff vorliegen. Nach einer Ausführungsform liegen die saure Komponente und die basische Komponente der Bindemittelkomponente in feinteiliger Form, bevorzugt mit einer Kornobergrenze von 1000 μm oder von 500 μm, bestimmt nach DIN 52 098, vor.
  • Die saure Komponente und die basische Komponente liegen demnach bevorzugt in einer trockenen, beziehungsweise riesel- oder schüttfähigen Form in dem ungeformten feuerfesten Werkstoff vor.
  • Ferner liegen die saure Komponente und die basische Komponente in einer lagerstabilen Form im ungeformten feuerfesten Werkstoff vor, so dass der ungeformte feuerfeste Werkstoff (im nicht mit Wasser angemachten Zustand) einfach gelagert und transportiert werden kann, ohne dass die saure Komponente und die basische Komponente (im trockenen Zustand) untereinander oder mit der feuerfesten Basiskomponente reagieren.
  • Der Gesamtanteil an Bindemittelkomponente im ungeformten feuerfesten Werkstoff kann beispielsweise bei ≥ 1 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≥ 1,5 Gew.-%, ≥ 2 Gew.-%, ≥ 2,5 Gew.-%, ≥ 3 Gew.-% oder ≥ 3,5 Gew.-%. Die Höchstmenge an Bindemittelkomponente im Werkstoff kann beispielsweise bei 20 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≤ 18 Gew.-%, ≤ 16 Gew.-%, ≤ 14 Gew.-%, ≤ 12 Gew.-%, ≤ 10 Gew.-%, ≤ 8 Gew.-% oder ≤ 6 Gew.-%. Demnach kann der Anteil an Bindemittelkomponente im Werkstoff beispielsweise im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch im Bereich von 1,5 bis 16 Gew.-%, 1,5 bis 12 Gew.-% oder im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%.
  • Grundsätzlich kann die feuerfeste Basiskomponente des ungeformten feuerfesten Werkstoffs eine beliebige feuerfeste Basiskomponente, insbesondere eine anorganische feuerfeste Basiskomponente darstellen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der feuerfesten Basiskomponente im ungeformten feuerfesten Werkstoff um eine basische feuerfeste Basiskomponente, bevorzugt um eine feuerfeste Basiskomponente auf Basis MgO.
  • Eine basische feuerfeste Basiskomponente kann beispielsweise auf wenigstens einem der folgenden Stoffe basieren: Magnesia (insbesondere Sintermagnesia), Magnesiaspinell, Doloma, Olivin, Kalkstein.
  • Der Anteil an feuerfester Basiskomponente im ungeformten feuerfesten Werkstoff kann beispielsweise bei ≥ 88 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≥ 90 Gew.-% oder bei ≥ 92 Gew.-%. Der Höchstanteil an feuerfester Basiskomponente kann beispielsweise bei ≤ 98,5 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch bei ≤ 97 Gew.-% oder bei ≤ 96 Gew.-%. Demnach kann der Anteil an feuerfester Basiskomponente im Werkstoff beispielsweise im Bereich von 88 bis 98,5 Gew.-% liegen, also beispielsweise auch im Bereich von 90 bis 97 Gew.-% oder im Bereich von 92 bis 96 Gew.-%.
  • Die feuerfeste Basiskomponente kann beispielsweise in einer Körnung ≤ 5 mm vorliegen und beispielsweise in einer Körnung > 0,5 mm oder > 1 mm. Demnach kann die feuerfeste Basiskomponente beispielsweise in einer Körnung von > 0 bis 5 mm, > 0 bis 3 mm, > 0 bis 1 mm, > 1 bis 5 mm oder > 1 bis 3 mm vorliegen.
  • Der (nicht mit Wasser angemachte) ungeformte feuerfeste Werkstoff liegt bevorzugt in schüttfähiger Form vor, also als rieselfähige beziehungsweise krümelige Masse beziehungsweise als Trockenmischung.
  • Zur Herstellung einer gebrauchsfertigen, also erdfeuchten (plastischen) Masse aus dem erfindungsgemäßen ungeformten feuerfesten Werkstoff wird dieser mit Wasser angemacht. Bevorzugt wird dem Werkstoff eine solche Menge an Wasser zugegeben, dass dieser eine erdfeuchte, insbesondere eine erdfeuchte krümelige Konsistenz erhält. Der Werkstoff kann beispielsweise mit einer Menge an Wasser von ≥ 1 Gew.-% angemacht werden, also beispielsweise auch mit einer Menge von ≥ 1,5 Gew.-% oder von 2 Gew.-%. Die Obergrenze der Menge an Anmachwasser kann beispielsweise ≤ 10 Gew.-% betragen, also beispielsweise auch ≤ 8 Gew.-%, ≤ 6 Gew.-% oder ≤ 5 Gew.-%. Demnach kann die Menge an Anmachwasser beispielsweise im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, 1 bis 8 Gew.-% oder 1 bis 5 Gew.-% liegen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffs aus dem erfindungsgemäßen ungeformten feuerfesten Werkstoff kann beispielsweise die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte aufweisen:
    • – Erstellung des hierin beschriebenen ungeformten feuerfesten Werkstoffs;
    • – Anmachen des Werkstoffs mit Wasser zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffes.
  • Wie zuvor ausgeführt, kann der ungeformte feuerfeste Werkstoff insbesondere mit einer solchen Menge an Wasser angemacht werden, dass dieser eine erdfeuchte Konsistenz erhält.
  • Hierzu kann der ungeformte feuerfeste Werkstoff bevorzugt mit den vorgenannten Mengen an Wasser angemacht werden.
  • Die Zugabe von Wasser zu dem ungeformten feuerfesten Werkstoff kann bevorzugt in einem Mischer, insbesondere beispielsweise in einem Zwangsmischer oder einem Durchlaufmischer erfolgen, oder in einer Spritzmaschine, beispielsweise einer Druckkesselspritzmaschine, bei der die Wasserzugabe bevorzugt am Ende des Schlauches erfolgt.
  • Der ungeformte feuerfeste Werkstoff kann bevorzugt zur Schablonenhinterfüllung eingesetzt werden. Entsprechend kann der mit Wasser angemachte, also plastische (erdfeuchte) ungeformte feuerfeste Werkstoff, insbesondere unmittelbar oder kurz nach den Anmachen und Mischen, in einem weiteren Schritt hinter eine Schablone gefüllt werden. Insbesondere kann der ungeformte feuerfeste Werkstoff zur Schablonenhinterfüllung in einem Tundish verwendet werden.
  • Der erdfeuchte ungeformte feuerfeste Werkstoff hat ein äußerst günstiges Aushärteverhalten. So weist der erdfeuchte feuerfeste Werkstoff bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit eine solche Festigkeit auf, dass er nicht durch weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise Schablonen, in Form gehalten werden muss. Beispielsweise kann man den erdfeuchten feuerfesten Werkstoff für einen Zeitraum von nur ≥ 10 Minuten, also beispielsweise auch für einen Zeitraum von ≥ 30 Minuten oder ≥ 1 Stunde aushärten lassen. Die maximale Aushärtezeit beträgt beispielsweise ≤ 4 Stunden, also beispielsweise auch ≤ 3 Stunden oder ≤ 2 Stunden. Demnach beträgt die Aushärtzeit beispielsweise 10 Minuten bis 4 Stunden, also beispielsweise auch 30 Minuten bis 2 Stunden.
  • Nach der Verfestigung beziehungsweise Aushärtung können etwaige Hilfsmittel, mit denen der erdfeuchte feuerfeste Werkstoff in Form gehalten wird, entfernt werden, beispielsweise Schablonen gezogen werden. Der ausgehärtete feuerfeste Werkstoff ist anschließend einsatzbereit.
  • Der ungeformte feuerfeste Werkstoff zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass diesem das Wasser bei Raumtemperatur zugegeben werden kann, der ungeformte feuerfeste Werkstoff also nicht extern erwärmt werden muss, um nach Zugabe des Wassers zum Werkstoff eine Bindewirkung der Bindemittelkomponente hervorzurufen. Vielmehr kann bei dem erfindungsgemäßen ungeformten feuerfesten Werkstoff eine exotherme Reaktion der sauren Komponente und der basischen Komponente nach Zugabe von Wasser eine etwaig notwendige, erhöhte Temperatur des Werkstoffs liefern.
  • Der ungeformte feuerfeste Werkstoff kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise verwendet werden. Bevorzugt ist eine Verwendung des ungeformten feuerfesten Werkstoffs als Tundishmasse vorgesehen. So kann der ungeformte feuerfeste Werkstoff als Tundishmasse für monolithische Konstruktionen oder für Reparaturen eingesetzt werden.
  • Die nachfolgenden Rezepturen zeigen vier Beispiele von Zusammensetzungen für ungeformte feuerfeste Werkstoffe nach der Erfindung: Beispiel 1:
    Komponente Material Anteil [Gew.-%]
    Basiskomponente Sintermagnesia 72
    Basiskomponente Olivin 22
    Saure Komponente Zitronensäure 4
    Basische Komponente Kalkhydrat 2
    Beispiel 2:
    Komponente Material Anteil [Gew.-%]
    Basiskomponente Sintermagnesia 73
    Basiskomponente Olivin 22
    Saure Komponente Borsäure 1
    Saure Komponente Amidosulfonsäure 2
    Basische Komponente Kalkhydrat 2
    Beispiel 3:
    Komponente Material Anteil [Gew.-%]
    Basiskomponente Sintermagnesia 72
    Basiskomponente Olivin 22
    Saure Komponente Natriummetaphosphat 4
    Basische Komponente Kalkhydrat 2
    Beispiel 4:
    Komponente Material Anteil [Gew.-%]
    Basiskomponente Sintermagnesia 72
    Basiskomponente Olivin 24
    Saure Komponente Natriummetaphosphat 2
    Basische Komponente Calciumoxid 2
  • Der ungeformte feuerfeste Werkstoff gemäß den vier vorgenannten Rezepturen wurde jeweils unter Zugabe von 3 Gew.-% Anmachwasser in einem Labormischer gemischt und folgende Untersuchungen des Abbindeverlaufs durchgeführt:
    Die Verfestigung wird mittels einer Apparatur nach DIN-EN 1015-4 (1998) „Prüfverfahren für Mörtel für Mauerwerk, Teil 4, Bestimmung der Konsistenz von Frischmörteln (mit Eindringgerät)" in 2-Minuten-Intervallen bestimmt.
  • Die Zeitspanne gerechnet von der Wasserzugabe bis zum Erreichen einer Eindringtiefe des Fallkörpers von ≤ 1 mm ist die Verfestigungszeit. Die Messung der Temperaturerhöhung durch die exotherme Säure-Basen-Reaktion erfolgte mittels zusätzlich in die Form für den Probekörper eingebautem Temperaturfühler.
  • Die mit den Versuchsmischungen erreichten Ergebnissen waren wie folgt:

    Für Beispiel 1:
    Temperaturerhöhung: 12–26°C
    Verfestigungszeit: 8–14 min

    Für Beispiel 2:
    Temperaturerhöhung: 8–18°C
    Verfestigungszeit: 30–40 min

    Für Beispiel 3:
    Temperaturerhöhung: 14–28°C
    Verfestigungszeit: 10–16 min

    Für Beispiel 4:
    Temperaturerhöhung: 7–15°C
    Verfestigungszeit: 18–26 min
  • Für die Erprobung auf Anwendung als Tundishmasse wurden die gleichen Versätze in ausreichender Menge hergestellt und nach Mischung mit 3 Gew.% Anmachwasser die jeweils erhaltenen erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffe zur Schablonenhinterfüllung in einem Tundish verwendet.
  • Die dabei bestimmten Verfestigungszeiten (gerechnet von der Zugabe des Anmachwassers bis zum frühesten Zeitpunkt, zu dem die Schablone gezogen werden konnte) und die jeweils gemessene Temperaturerhöhung waren wie folgt:

    Für Beispiel 1:
    Temperaturerhöhung: 15–22°C
    Verfestigungszeit: 10–15 min

    Für Beispiel 2:
    Temperaturerhöhung: 5–18°C
    Verfestigungszeit: 40–50 min

    Für Beispiel 3:
    Temperaturerhöhung: 15–25°C
    Verfestigungszeit: 10–15 min

    Für Beispiel 4:
    Temperaturerhöhung: 10–20°C
    Verfestigungszeit: 15–25 min
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - DIN 52 098 [0028]
    • - DIN-EN 1015-4 (1998) [0049]

Claims (18)

  1. Ungeformter feuerfester Werkstoff, welcher durch Zugabe von Wasser verfestigbar ist, mit a. einer feuerfesten Basiskomponente und b. einer Bindemittelkomponente, wobei die Bindemittelkomponente b1. eine saure Komponente und b2. eine basische Komponente aufweist.
  2. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer sauren Komponente in Form wenigstens einer Säure.
  3. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer sauren Komponente in Form wenigstens einer schwachen bis mittelschwachen organischen Säure.
  4. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer sauren Komponente in Form wenigstens einer der folgenden Säuren: Zitronensäure, Amidosulfonsäure.
  5. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einem Anteil an saurer Komponente im Bereich von 1 bis 8 Gew.-%.
  6. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer basischen Komponente in Form wenigstens einer Base.
  7. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer basischen Komponente in Form von Kalkhydrat.
  8. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einem Anteil an basischer Komponente im Bereich von 1 bis 4 Gew.-%.
  9. Werkstoff nach Anspruch 1, bei der die Bindemittelkomponente neben der sauren Komponente und der basischen Komponente keine weitere Bindemittelkomponente aufweist.
  10. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer sauren Komponente in Form wenigstens einer Säure und mit einer basischen Komponente in Form wenigstens einer Base, die unter Zugabe von Wasser zu dem Werkstoff in einer Säure-Base-Reaktion reagieren.
  11. Werkstoff nach Anspruch 1, mit einer sauren Komponente in Form wenigstens einer Säure und mit einer basischen Komponente in Form wenigstens einer Base, die unter Zugabe von Wasser zu dem Werkstoff in einer exothermen Reaktion reagieren.
  12. Werkstoff nach Anspruch 11, bei dem durch die exotherme Reaktion die Temperatur des Werkstoffes um 5 bis 30°C erhöhbar ist.
  13. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einem Anteil an Bindemittelkomponente im Bereich von 1,5 bis 12 Gew.-%.
  14. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einer basischen feuerfesten Basiskomponente.
  15. Werkstoff nach Anspruch 14 mit einer basischen feuerfesten Basiskomponente auf Basis wenigstens eines der folgenden Stoffe: Magnesia, Olivin.
  16. Werkstoff nach Anspruch 1 mit einem Anteil an feuerfester Basiskomponente im Bereich von 88 bis 98,5 Gew.-%.
  17. Verfahren zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffes mit folgenden aufeinanderfolgenden Schritten: A. Erstellung eines Werkstoff nach Anspruch 1; B. Anmachen des Werkstoffes mit Wasser zur Erstellung eines erdfeuchten ungeformten feuerfesten Werkstoffes.
  18. Verwendung des feuerfesten Werkstoffs nach Anspruch 1 als Tundishmasse.
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